算法如下:
基姆拉爾森計算公式
W= (d+2*m+3*(m+1)/5+y+y/4-y/100+y/400) mod 7
在公式中d表示日期中的日數(shù),m表示月份數(shù),y表示年數(shù)。
注意:在公式中有個與其他公式不同的地方:
把一月和二月看成是上一年的十三月和十四月,例:如果是2004-1-10則換算成:2003-13-10來代入公式計算。
以公元元年為參考,公元元年1月1日為星期一</PRE><PRE>程序如下:
#include "stdio.h"
void CaculateWeekDay(int y,int m, int d)
{
if(m==1||m==2) {
m+=12;
y--;
}
int iWeek=(d+2*m+3*(m+1)/5+y+y/4-y/100+y/400)%7;
switch(iWeek)
{
case 0: printf("星期一\n"); break;
case 1: printf("星期二\n"); break;
case 2: printf("星期三\n"); break;
case 3: printf("星期四\n"); break;
case 4: printf("星期五\n"); break;
case 5: printf("星期六\n"); break;
case 6: printf("星期日\n"); break;
}
}
void main()
{
int year=0,month=0,day=0;
printf("請輸入日期:\n格式為:1900,1,1\n");
char temp = '1';
while (temp != '0')
{
scanf("%d,%d,%d",&year,&month,&day);
scanf("%c",&temp);
CaculateWeekDay(year,month,day);
printf("輸入0退出,其他繼續(xù):");
scanf("%c",&temp);
}
}
運行效果:
請輸入日期:
格式為:1900,1,1
2008,4,29
星期二
輸入0退出,其他繼續(xù):d
2008,1,1
星期二
輸入0退出,其他繼續(xù):l
2008,8,8
星期五
輸入0退出,其他繼續(xù):0
請按任意鍵繼續(xù). . .
編者注:用來算現(xiàn)在真實日期的星期是沒有問題的。原理是根據(jù)已知公元1年1月1日的星期數(shù)來推算。如果在你的題目中約定了某天是星期幾,你要注意那天的星期是否跟真實的星期相同,如果不同,需要考慮相差幾天!
如果大家覺得不夠過癮,可以看看以下該公式的推導(dǎo)過程,讓大家對歷法有個更深刻的認(rèn)識
下面我們完全按自己的思路由簡單到復(fù)雜一步步進(jìn)行推導(dǎo)……
推導(dǎo)之前,先作兩項規(guī)定:
①用 y, m, d, w 分別表示 年 月 日 星期(w=0-6 代表星期日-星期六
②我們從 公元0年1月1日星期日 開始
一、只考慮最開始的 7 天,即 d = 1---7 變換到 w = 0---6
很直觀的得到:
w = d-1
二、擴(kuò)展到整個1月份
模7的概念大家都知道了,也沒什么好多說的。不過也可以從我們平常用的日歷中看出來,在周歷里邊每列都是一個按7增長的等差數(shù)列,如1、8、15、22的星期都是相同的。所以得到整個1月的公式如下:
w = (d-1) % 7 --------- 公式⑴
三、按年擴(kuò)展
由于按月擴(kuò)展比較麻煩,所以將年擴(kuò)展放在前面說
① 我們不考慮閏年,假設(shè)每一年都是 365 天。由于365是7的52倍多1天,所以每一年的第一天和最后一天星期是相同的。
也就是說下一年的第一天與上一年的第一天星期滯后一天。這是個重要的結(jié)論,每過一年,公式⑴會有一天的誤差,由于我們是從0年開始的,所以只須要簡單的加上年就可以修正擴(kuò)展年引起的誤差,得到公式如下:
w = (d-1 + y) % 7
② 將閏年考慮進(jìn)去
每個閏年會多出一天,會使后面的年份產(chǎn)生一天的誤差。如我們要計算2005年1月1日星期幾,就要考慮前面的已經(jīng)過的2004年中有多少個閏年,將這個誤差加上就可以正確的計算了。
根據(jù)閏年的定義(能被4整但不能被100整除或能被400整),得到計算閏年的個數(shù)的算式:y/4 - y/100 + y/400。
由于我們要計算的是當(dāng)前要計算的年之前的閏年數(shù),所以要將年減1,得到了如下的公式:
w = [d-1+y + (y-1)/4-(y-1)/100+(y-1)/400] % 7 -----公式⑵
現(xiàn)在,我們得到了按年擴(kuò)展的公式⑵,用這個公式可以計算任一年的1月份的星期
四、擴(kuò)展到其它月
考慮這個問題頗費了一翻腦筋,后來還是按前面的方法大膽假才找到突破口。
①現(xiàn)在我們假設(shè)每個月都是28天,且不考慮閏年
有了這個假設(shè),計算星期就太簡單了,因為28正好是7的整數(shù)倍,每個月的星期都是一樣的,公式⑵對任一個月都適用 :)
②但假設(shè)終究是假設(shè),首先1月就不是28天,這將會造成2月份的計算誤差。1月份比28天要多出3天,就是說公式⑵的基礎(chǔ)上,2月份的星期應(yīng)該推后3天。
而對3月份來說,推后也是3天(2月正好28天,對3月的計算沒有影響)。
依此類推,每個月的計算要將前面幾個月的累計誤差加上。
要注意的是誤差只影響后面月的計算,因為12月已是最后一個月,所以不用考慮12月的誤差天數(shù),同理,1月份的誤差天數(shù)是0,因為前面沒有月份影響它。
由此,想到建立一個誤差表來修正每個月的計算。
==================================================
月 誤差 累計 模7
1 3 0 0
2 0 3 3
3 3 3 3
4 2 6 6
5 3 8 1
6 2 11 4
7 3 13 6
8 3 16 2
9 2 19 5
10 3 21 0
11 2 24 3
12 - 26 5
(閏年時2月會有一天的誤差,但我們現(xiàn)在不考慮)
==================================================
我們將最后的誤差表用一個數(shù)組存放
在公式⑵的基礎(chǔ)上可以得到擴(kuò)展到其它月的公式
e[] = {0,3,3,6,1,4,6,2,5,0,3,5}
w = [d-1+y + e[m-1] + (y-1)/4-(y-1)/100+(y-1)/400] % 7 --公式⑶
③上面的誤差表我們沒有考慮閏年,如果是閏年,2月會一天的誤差,會對后面的3-12月的計算產(chǎn)生影響,對此,我們暫時在編程時來修正這種情況,增加的限定條件是如果當(dāng)年是閏年,且計算的月在2月以后,需要加上一天的誤差。大概代碼是這樣的:
w = (d-1 + y + e[m-1] + (y-1)/4 - (y-1)/100 + (y-1)/400);
if(m>2 && (y%4==0 && y%100!=0 || y%400==0) && y!=0)
++w;
w %= 7;
現(xiàn)在,已經(jīng)可以正確的計算任一天的星期了。
注意:0年不是閏年,雖然現(xiàn)在大都不用這個條件,但我們因從公元0年開始計算,所以這個條件是不能少的。
④ 改進(jìn)
公式⑶中,計算閏年數(shù)的子項 (y-1)/4-(y-1)/100+(y-1)/400 沒有包含當(dāng)年,如果將當(dāng)年包含進(jìn)去,則實現(xiàn)了如果當(dāng)年是閏年,w 自動加1。
由此帶來的影響是如果當(dāng)年是閏年,1,2月份的計算會多一天誤差,我們同樣在編程時修正。則代碼如下
w = (d-1 + y + e[m-1] + y/4 - y/100 + y/400); ---- 公式⑷
if(m<3 && (y%4==0 && y%100!=0 || y%400==0) && y!=0)
--w;
w %= 7;
與前一段代碼相比,我們簡化了 w 的計算部分。
實際上還可以進(jìn)一步將常數(shù) -1 合并到誤差表中,但我們暫時先不這樣做。
至此,我們得到了一個階段性的算法,可以計算任一天的星期了。
public class Week {
public static void main(String[] args){
int y = 2005;
int m = 4;
int d = 25;
int e[] = new int[]{0,3,3,6,1,4,6,2,5,0,3,5};
int w = (d-1+e[m-1]+y+(y>>2)-y/100+y/400);
if(m<3 && ((y&3)==0 && y%100!=0 || y%400==0) && y!=0){
--w;
}
w %= 7;
System.out.println(w);
}
}
五、簡化
現(xiàn)在我們推導(dǎo)出了自己的計算星期的算法了,但還不能稱之為公式。
所謂公式,應(yīng)該給定年月日后可以手工算出星期幾的,但我們現(xiàn)在的算法需要記住一個誤差表才能進(jìn)行計算,所以只能稱為一種算法,還不是公式。
下面,我們試圖消掉這個誤差表……
=============================
消除閏年判斷的條件表達(dá)式
=============================
由于閏年在2月份產(chǎn)生的誤差,影響的是后面的月份計算。如果2月是排在一年的最后的話,它就不能對其它月份的計算產(chǎn)生影響了。可能已經(jīng)有人聯(lián)想到了文章開頭的公式中為什么1,2月轉(zhuǎn)換為上年的13,14月計算了吧 :)
就是這個思想了,我們也將1,2月當(dāng)作上一年的13,14月來看待。
由此會產(chǎn)生兩個問題需要解決:
1>一年的第一天是3月1日了,我們要對 w 的計算公式重新推導(dǎo)
2>誤差表也發(fā)生了變化,需要得新計算
①推導(dǎo) w 計算式
1> 用前面的算法算出 0年3月1日是星期3
前7天, d = 1---7 ===> w = 3----2
得到 w = (d+2) % 7
此式同樣適用于整個三月份
2> 擴(kuò)展到每一年的三月份
[d + 2 + y + (y-1)/4 - (y-1)/100 + (y-1)/400] % 7
②誤差表
==================================================
月 誤差 累計 模7
3 3 0 0
4 2 3 3
5 3 5 5
6 2 8 1
7 3 10 3
8 3 13 6
9 2 16 2
10 3 18 4
11 2 21 0
12 3 23 2
13 3 26 5
14 - 29 1
==================================================
③得到擴(kuò)展到其它月的公式
e[] = {0,3,5,1,3,6,2,4,0,2,5,1}
w = [d+2 + e[m-3] +y+(y-1)/4-(y-1)/100+(y-1)/400] % 7
(3 <= m <= 14)
我們還是將 y-1 的式子進(jìn)行簡化
w = [d+2 + e[m-3] +y+y/4-y/100+y/400] % 7
(3 <= m <= 14)
這個式子如果當(dāng)年是閏年,會告成多1的誤差
但我們將1,2月變換到上一年的13,14月,年份要減1,所以這個誤差會自動消除,所以得到下面的算法:
int e[] = new int[]{0,3,5,1,3,6,2,4,0,2,5,1};
if(m < 3) {
m += 12;
--y;
}
int w = (d+2 + e[m-3] +y+(y/4)-y/100+y/400) % 7; -----公式⑸
我們可以看到公式⑸與公式⑷幾乎是一樣的,僅僅是誤差天和一個常數(shù)的差別
常數(shù)的區(qū)別是由起始日期的星期不同引起的,0年1月1日星期日,0年3日1日星期三,有三天的差別,所以常數(shù)也從 -1 變成了 2。
現(xiàn)在,我們成功的消除了繁瑣的閏年條件判斷。
=============================
消除誤差表
=============================
假如存在一種m到e的函數(shù)映射關(guān)系,使得
e[m-3] = f(m)
則我們就可以用 f(m) 取代公式⑸中的子項 e[m-3],也就消除了誤差表。
由于誤差表只有12個項,且每一項都可以加減 7n 進(jìn)行調(diào)整,這個函數(shù)關(guān)系是可以拼湊出來的。但是這個過程可能是極其枯燥無味的,我現(xiàn)在不想自己去推導(dǎo)它,我要利用前人的成果。所謂前人栽樹,后人乘涼嘛 :)
文章開頭開出的公式中的 2*m+3*(m+1)/5 這個子項引起了我的興趣
經(jīng)過多次試試驗,我運行下面的代碼
for(m=1; m<=14; ++m)
System.out.print((-1+2*m+3*(m+1)/5)%7 + " ");
System.out.println();
天哪,輸出結(jié)果與我的誤差表不謀而合,成功了,哈哈
2 4 0 3 5 1 3 6 2 4 0 2 5 1
Press any key to continue...
上面就是輸出結(jié)果,看它后面的12項,與我的誤差表完全吻合!!!
現(xiàn)在就簡單的,將 f(m) = -1 + 2*m + 3*(m+1)/5 代入公式⑸,得到
w = (d+1+2*m+3*(m+1)/5+y+(y/4)-y/100+y/400) % 7 ----公式6
約束條件: m=1,m=2 時 m=m+12,y=y-1;
現(xiàn)在,我們得到了通用的計算星期的公式,并且“完全”是按自己的思想推導(dǎo)出來的(那個函數(shù)映射關(guān)系不算),只要理解了這個推導(dǎo)的步驟,即使有一天忘記了這個公式,也可以重新推導(dǎo)出來!
可能有人會注意到公式⑹與文章開頭的公式相差一個常數(shù) 1,這是因為原公式使用數(shù)字0--6表示星期一到星期日,而我用0--6表示星期日到星期六。實際上是一樣,你可以改成任意你喜歡的表示方法,只需改變這個常數(shù)就可以了。
六、驗證公式的正確性。
一個月中的日期是連續(xù)的,只要有一天對的,模7的關(guān)系就不會錯,所以一個月中只須驗證一天就可以了,一天需要驗12天。由于擴(kuò)展到年和月只跟是否閏年有關(guān)系,就是說至少要驗證一個平年和一個閏年,也就是最少得驗證24次。
我選擇了 2005 年和 2008 年,驗證每個月的1號。
測試代碼如下:
class test {
public int GetWeek(int y, int m, int d) {
if(m<3) {
m += 12;
--y;
}
int w = (d+1+2*m+3*(m+1)/5+y+(y>>2)-y/100+y/400) % 7;
return w;
}
}
public class Week {
public static void main(String[] args){
int y = 2005;
int m = 1;
int d = 1;
test t = new test();
String week[] = new String[]{
"星期日","星期一","星期二","星期三","星期四","星期五","星期六"
};
for(y=2005; y<=2008; y+=3) {
for(m=1; m<=12; ++m) {
String str = y + "-" + m + "-" + d + "\t" + week[t.GetWeek(y,m,d)];
System.out.println(str);
}
}
}
}
查萬年歷,檢查程序的輸出,完全正確。
七、后話
我們這個公式的推導(dǎo)是以0年3月1日為基礎(chǔ)的,對該日以后的日期都是可以計算的。但是否可以擴(kuò)展到公元前(1,2已屬于公元前1年的13,14月了)呢?
雖然我對0年1月和2月、以及公元前1年(令y=-1)的12月作了驗證是正確的,但我在推導(dǎo)這個公式時并未想到將其擴(kuò)展到公元前,所以上面的推導(dǎo)過程沒有足夠理論依據(jù)可以證明其適用于公元前。(負(fù)數(shù)的取模在不同的編譯器如C++中好象處理并不完全正確)。
另外一有點是對于0年是否存在的爭議,一種折中的說法是0年存在,但什么也沒有發(fā)生,其持續(xù)時間為0。還有在羅馬的格利戈里歷法中有10天是不存的(1582年10月5日至14持續(xù)時間為0),英國的歷法中有11天(1752年9月3日至13日)是不存在的。感興趣的朋友可以看看這里: 但是我們做的是數(shù)字計算,不管那一天是否存在,持續(xù)的時間是24小時還是23小時甚至是0小時,只要那個號碼存在,就有一個星期與之對應(yīng)。所以這個公式仍然是適用的。
如果要計算的是時間段,就必須考慮這個問題了。